大功率电能质量信号发生装置研究

论文题目: 大功率电能质量信号发生装置研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 电力系统及其自动化

作者: 王浔

导师: 赵剑锋

关键词: 电能质量,信号发生装置,敏感度,交直交变换器,正弦脉宽调制,电压滞环控制,测试系统

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 电气设备对其电源电压的质量有一定要求尤其是一些精密的电气设备如计算机服务器流水线等当电源电压出现问题时会导致这些设备无法正常工作甚至损坏从而带来严重的经济损失为避免上述情况的出现一方面可以治理电网的电能质量另外也可以对这些设备在出厂前进行电能质量问题敏感度测试若有问题进行改进使之能够很好的适应电网用电环境因此对能产生谐波电压跌落骤升闪变凹陷等电能质量信号的发生装置进行研究具有很强的实用价值目前产生电能质量信号的设备不多性能也不够理想普遍存在体积大结构复杂携带不便维护困难等缺点无法很好地满足测试要求本文基于现代电力电子技术计算机和控制技术研制的新型大功率电能质量信号发生装置不仅能够产生各种电能质量信号而且能克服已有设备的缺点可广泛用于科研工业现场实验教学等场合论文以试验样机的实现为核心采用理论分析和数字仿真结合实验的方法对所需要解决的理论和实践问题进行了讨论文中首先确定了单相交-直-交变换器为主电路结构在此基础上研究了整流和逆变控制策略整流采用电流滞环控制以满足控制速度精度和高功率因数的要求逆变控制分别研究了正弦脉宽调制SPWM和电压滞环控制两种策略并分析比较了二者的特点其次为提高试验样机的性能指导电路设计文中对单相交-直和交-直-交电路的直流侧电压进行了研究提出使用瞬时功率平衡理论来建立直流电压数学模型并对交流侧与直流侧之间功率流动和交换进行分析指出有功和无功功率的流通路径直流侧功率与交流侧功率之间的关系及流动机理在直流电压数学模型的基础上给出改进的整流逆变控制策略用于指导直流电容参数设计根据功率在各侧之间的流动规律论文研究了通过控制功率流动来抑制电压脉动的方法其结论与通过直流电压数学模型得到的结论相一致并通过仿真验证所得结论的正确性随后在理论研究的基础之上设计了控制电路滤波器直流电容参数以TMS320F2407 DSP芯片作为控制核心大容量智能化功率模块IPM为功率器件完成软件编写控制和功率电路制作硬件安装调试等工作实现了一台单相试验样机并进行了大量的实验仿真和实验结果验证了所采用的控制策略分析结论电路设计的正确性和有效性所研制的试验样机可以产生谐波电压跌落骤升闪变凹陷等电能质量信号并用于对电气设备电能质量敏感度的测试达到了预期效果最后文中提出了由智能化电能质量信号发生装置与被测设备组成电能质量敏感度测试系统的概念在该系统中通过电能质量信号发生装置产生的电能质量信号测试电气设备并引入反映被测电气设备工作状况的模拟或数字反馈信号对被测试设备的工作状态进行判断获得被测设备的安全正常工作电压数据论文以试验样机和交流接触器构成的测试系统为基础通过仿真和实验研究了电压跌落对交流接触器工作的影响并绘制了反映该交流接触器对于电压跌落耐受能力的ITI曲线结果表明所设计的交流接触器电能质量敏感度测试系统能够很好的对其进行测试并能推广到对其它用电设备的测试上

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状和意义

1.2.1 研究现状

1.2.2 研究意义

1.3 本文研究内容

第二章 电路结构及控制策略分析

2.1 电路结构

2.2 整流控制策略

2.2.1 不控整流

2.2.2 可控整流

2.2.2.1 正弦脉宽调制 SPWM 整流控制

2.2.2.2 滞环电流控制

2.2.3 滞环控制参考电流i_(ref) 计算

2.3 逆变控制策略

2.3.1 电能质量信号特点分析

2.3.2 PWM 调制方式

2.3.3 电压滞环控制

2.3.3.1 电压滞环控制逻辑

2.3.3.2 跟随突变信号情况

2.3.3.3 负荷变化时控制情况

2.3.3.4 电压滞环控制在实验中存在的问题

第三章 单相交-直和交-直-交电路中直流电压模型建立及分析

3.1 直流电压模型研究意义

3.2 单相交-直电路直流电压模型建立及分析

3.2.1 单相交-直电路瞬时功率平衡分析

3.2.2 交流无谐波时直流电压模型建立及仿真

3.2.2.1 直流电压模型1 建立

3.2.2.2 仿真验证

3.2.3 交流含谐波时直流电压模型建立及仿真

3.2.3.1 直流电压模型2 建立

3.2.3.2 仿真验证

3.3 单相交-直-交电路直流电压数学模型建立及仿真

3.3.1 单相交-直-交电路瞬时功率平衡分析

3.3.2 单相交-直-交电路直流电压数学模型1 和2 建立及仿真

3.3.3 直流电压脉动抑制分析

3.3.3.1 调整输入功率因数角φ

3.3.3.2 调整θ角

3.4 功率流通路径分析

3.4.1 单相交-直电路中功率流通路径分析

3.4.2 单相交-直-交电路中功率流通路径分析

第四章 装置软硬件研制

4.1 软件研制

4.2 硬件研制

4.2.1 TMS320LF2407A DSP 芯片的特点

4.2.2 智能功率模块PM50RSK060 特点

4.2.3 外围电路

4.2.4 直流侧电容设计

4.2.4.1 满足直流电压跟随速度时电容设计

4.2.4.2 满足电压波动范围条件时电容设计

4.2.5 整流侧交流电感设计

4.2.5.1 滞环电流控制的开关频率分析

4.2.5.2 电感值确定

4.2.6 输出滤波器设计

4.2.6.1 按照跟随要求设计滤波器

4.2.6.2 按照截止频率校验滤波器

第五章 仿真及实验分析

5.1 整流仿真和实验波形

5.2 逆变仿真和实验波形

5.2.1 电压跌落波形

5.2.2 电压骤升波形

5.2.3 电压闪变波形

5.2.4 电压凹陷波形

5.2.5 谐波电压波形

5.2.6 三角波

第六章 电压跌落和闪变对交流接触器的影响

6.1 交流接触器数学模型建立

6.1.1 电磁铁运动方程

6.1.2 触头接触电阻和压力之间关系的数学模型

6.2 电压跌落情况仿真

6.3 电压闪变情况仿真

6.4 试验样机测试交流接触器

第七章 结论及下一步工作

7.1 结论

7.2 下一步工作

参考文献

作者在学期间发表的学术论文及成果

致谢

发布时间: 2007-06-11

参考文献

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